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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik IRF4905 PFET bei V_DS = 5V schalten


Autor: broetchen (Gast)
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Hallo,

Bei einem PFET muss ja die Spannung V_GS um (beim IRF4905) ca. 10V 
niedriger sein, als die V_DS Spannung, richtig?

Das hieße bei 10V an V_DS:

V_GS = 0V -> FET leitet, V_GS = V_DS = 10V -> FET sperrt

Wenn ich nun aber die Last bei nur 5V, also V_DS = 5V schalten will, 
bräuchte ich zum Sperren nur 5V an V_GS aber -5V V_GS zum leiten, 
richtig?

Also bräuchte ich ein symmetrisches Signal für das Gate?
Kann ich mir dieses "einfach" so erzeugen und ans Gate legen?

Ich bedanke mich für Aufklärung!

: Verschoben durch Admin
Autor: Hans (Gast)
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>Bei einem PFET muss ja die Spannung V_GS um (beim IRF4905) ca. 10V
>niedriger sein, als die V_DS Spannung, richtig?

Nicht unbedingt. Schau Dir mal das DB an. Bei Vgs = -4,5V kann der 4905
schon ca. 8A schalten.

Wenn Du also keine besonders hohen Ströme schalten willst, kannst Du
den P-FET mit 5 und 0V ansteuern.

Autor: broetchen (Gast)
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Leider brauche ich hohe Ströme. Es sind knappe 60A und dafür wären -10V 
schon gut, meine ich.

Autor: Hans (Gast)
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>Es sind knappe 60A und dafür wären -10V schon gut, meine ich.

Solche Bedingungen mußt Du aber gleich in Deinem 1.Post angeben.
Was ist nun eigentlich das Problem?

Für die Ansteuerung des Gate mußt Du eben eine negative Spannungs-
versorgung vorsehen.

Autor: broetchen (Gast)
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Naja, genau diese negative Spannung ist mein Problem.
Ob ich diese einfach, unkritisch ans Gate legen kann, oder, wie bei den 
Artikeln zu NFETs als HS Schalter, das ganze auch sehr sorgsam Isolieren 
muss und auf Leitungführung achten muss, damit die Schaltung nicht 
gleich platzt.

Autor: Hans (Gast)
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Was soll denn an einem Potential von -5V so besonderes sein?

Autor: broetchen (Gast)
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Hans schrieb:
> Was soll denn an einem Potential von -5V so besonderes sein?

Eigentlich nichts, ich habe mich, wie gesagt, nur von dem Artikel zu FET 
Treibern, aus dem µc.net Wiki beunruhigen lassen, da dort so kritisch 
mit der Versorgung umgegangen wird.

"Der Versorgungsspannungskreis muss isoliert zur restlichen Beschaltung 
aufgebaut werden. Auf die Isolationsabstände ist besonders zu achten."

und

"Die oben gezeigte Leitungsführung für Treiberbezugspotential und 
GND-Potential ist auch hier nicht zum Spaß genau so gezeichnet. Durch 
eine unsaubere Leitungsführung [...] kann der Treiber oder der Schalter 
durch Überspannung zerstört werden. "

Autor: Peter Roth (gelb)
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@ broetchen (Gast)

Ich denke, du solltest mal einen Schaltplan posten:

Wo kommt die Versorgungsspannung her, wie ist die Last angeschlossen, 
was ist das für eine Last, welche Hilfsspannungen stehen zur Verfügung, 
wie ist der MOSFET verschaltet usw.

Sonst artet das Ganze in ein Ratespiel aus.
Da du offensichtlich im Thema nicht sattelfest bist, gibt es Raum für 
beliebige Missverständnisse.

60A schaltet man nicht mit links. Und auch eher mit N-Kanal da diese 
prinzipiell niederohmiger sind. Dein IRF4905 hat 20mOhm, also 72W 
Verluste bei 60A. Bei 100 Grad am Gehäuse kann er nur noch 52A. Also 
total am Anschlag.

Grüße, Peter

Autor: broetchen (Gast)
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Peter Roth schrieb:
> Ich denke, du solltest mal einen Schaltplan posten:

Der ist ja gerade am entstehen ;)

> Wo kommt die Versorgungsspannung her, wie ist die Last angeschlossen,
> was ist das für eine Last, welche Hilfsspannungen stehen zur Verfügung,
> wie ist der MOSFET verschaltet usw.

Versorgung kommt nach Möglichkeit aus einem Schaltnetzteil, mit 
geregelten 5V.
Die Last besteht aus vielen LEDs.
Hilfsspannungen... aus dem besagten Netzteil würden wahrscheinlich auch 
+-12V (5A/0,5A) herausfallen.

Der FET soll als HS Schalter dienen, da ich, wahrscheinlich CAT4016W LED 
Treiber benutzen werde, welcher "Constant current-sink" Kanäle hat.

> 60A schaltet man nicht mit links. Und auch eher mit N-Kanal da diese
> prinzipiell niederohmiger sind. Dein IRF4905 hat 20mOhm, also 72W
> Verluste bei 60A. Bei 100 Grad am Gehäuse kann er nur noch 52A. Also
> total am Anschlag.

Wegen des LED Treibers ist ein N-FET nur über Treiber ansteuerbar und da 
ich ja leider nicht so Fit in der Stromschaltabteilung bin, dachte ich 
mit einem P-FET um den kritischen Treiber in der Form herumzukommen.

Autor: Peter Roth (gelb)
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broetchen schrieb:

> Die Last besteht aus vielen LEDs.

Also etwa 60A / 0,1A = 600 LEDs. (0,1A wegen des Treibers, wobei ich 
nicht so genau geschaut habe, ob der das auf allen 16 Kanälen 
gleichzeitig treiben kann)

> Der FET soll als HS Schalter dienen, da ich, wahrscheinlich CAT4016W LED
> Treiber benutzen werde, welcher "Constant current-sink" Kanäle hat.

Die Treiber haben Steuereingänge und sind darüber abschaltbar. Wozu dann 
noch der FET?

> Wegen des LED Treibers ist ein N-FET nur über Treiber ansteuerbar und da
> ich ja leider nicht so Fit in der Stromschaltabteilung bin, dachte ich
> mit einem P-FET um den kritischen Treiber in der Form herumzukommen.

Mindestens 2 P-FETs und negative Hilfsspannung nötig.

Grüße, Peter

Autor: broetchen (Gast)
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>  wobei ich nicht so genau geschaut habe, ob der das auf allen 16 Kanälen 
gleichzeitig treiben kann

ich meine ja,

> Die Treiber haben Steuereingänge und sind darüber abschaltbar. Wozu dann noch 
der FET?

Weil das ganze eine Matrix werden soll, und pro Zeile dann ein FET her 
muss.

> Mindestens 2 P-FETs und negative Hilfsspannung nötig.

Okay, dann noch mal anders:

Ich kann die Anzahl der LEDs pro FET vierteln, wodurch ich nur noch 15A 
pro FET schalten müsste.

Meine Pulsweite ist 400µs und mein DutyCycle liegt bei 4%

Damit müsste dann doch sogar ein IRF7416 bei 0V/5V klarkommen, oder?

Danke schonmal für die Mühe

Autor: Peter Roth (gelb)
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broetchen schrieb:

> Ich kann die Anzahl der LEDs pro FET vierteln, wodurch ich nur noch 15A
> pro FET schalten müsste.
> Meine Pulsweite ist 400µs und mein DutyCycle liegt bei 4%

Unter diesen Bedingungen:

> Damit müsste dann doch sogar ein IRF7416 bei 0V/5V klarkommen, oder?

Ja.

Grüße, Peter

Autor: broetchen (Gast)
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Vielen Dank,

eine Frage habe ich dazu allerdings noch:

kann ich mir aus dem Datenblatt einen halbwegs konkreten R_DS_(on) Wert 
bestimmen, für meine Bedingungen?
Sie haben zwar "Fig 4. Normalized On-Resistance" aber der Graph ist 
gemeint für kontinuierlichen Betrieb?
Denn der Abzulesende Wert dort passt nicht zum Wert der weiter oben Im 
Datenblatt als Beispiel gegeben wird mit gleichen Parametern.

Autor: Peter Roth (gelb)
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@  broetchen (Gast)

> Sie haben zwar "Fig 4. Normalized On-Resistance" aber der Graph ist
> gemeint für kontinuierlichen Betrieb?
> Denn der Abzulesende Wert dort passt nicht zum Wert der weiter oben Im
> Datenblatt als Beispiel gegeben wird mit gleichen Parametern.

Wieso? 25 Grad, -10V, -> 20mOhm = 1,0. Gepulst hält die Temperatur 
niedrig.
Werte bei Tj = 25 Grad sind eher theoretisch.

Ich habe Fig.2 betrachtet, unter realistischen Bedingungen (=heiß) ist 
der Graph bei 15A und Ugs = 4,5V noch im geraden Bereich und 0,8V*15A = 
12W ist OK.

Außerdem zeigt Fig.6, dass die Gate-Schwellspannung gut unter 4V liegt, 
so dass die Vollaussteuerung bei 4,5V auch wirklich gegeben ist (im 
Gegensatz übrigens zum IRF4905).

Und laut Fig.8 ist 15A und 0,8V erlaubt.

Grüße, Peter

Autor: broetchen (Gast)
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Ok, ich habe übersehen, dass Fig 4. Normalisierte Werte darstellt.

Gibt es eigentlich Datenblatt-lese Kurse?

> 0,8V*15A = 12W ist OK.

Die 0,8V kommen aus dem Graphen von Fig 2. und fallen am FET ab, 
richtig?

Irgendwie komme ich trotzdem nicht auf den Trichter, wie ich mir 
R_DS_(ON) Werte absolut bestimmen kann.

Autor: Peter Roth (gelb)
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broetchen schrieb:

> Die 0,8V kommen aus dem Graphen von Fig 2. und fallen am FET ab,
> richtig?
> Irgendwie komme ich trotzdem nicht auf den Trichter, wie ich mir
> R_DS_(ON) Werte absolut bestimmen kann.

Solange in Fig.2 der Graph in der Umgebung deines Arbeitsbereiches noch 
eine Gerade ist, kann man den Rdson dort bestimmen. 0,8V/15A = 53 mOhm. 
Das ist gegenüber dem Nennwert von 20mOhm natürlich nicht so toll, aber 
in Anbetracht der hohen Temperatur und der niedrigen Gatespannung (Ugs = 
4,5V) normal.

Für mich ist außerdem immer wichtig, dass in der Gate-Charge-Kurve die 
Schwellspannnung (der waagrechte Bereich) oberhalb meiner angelegten 
Gatespannung ist.  In unserem Fall etwa 3,5V, also völlig OK.
Die Gate-Threshold-Angabe in der Tabelle gibt ja leider meistens keine 
Aussage darüber, wann der MOSFET wirklich durchgesteuert ist.

Grüße, Peter

Autor: broetchen (Gast)
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ok,
dann bedanke ich mich noch einmal

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